#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <stdint.h>

/*******************************
 *         硬件抽象层(HAL)
 ******************************/
// 增强型GPIO操作结构体
// 硬件抽象层
typedef struct {
    void (*set_output)(void);
    void (*set_high)(void);
    void (*set_low)(void);
} LCD_GPIO_TypeDef;

// 错误码定义
typedef enum {
    LCD_OK           = 0,
    LCD_ERR_INIT     = -1,
    LCD_ERR_PARAM    = -2,
    LCD_ERR_TIMEOUT  = -3
} LCD_ErrorTypeDef;

// 延时函数指针类型
typedef void (*delay_func)(uint32_t duration);

// LCD配置结构体
typedef struct {
    // 控制线
    GPIO_TypeDef RS;
    GPIO_TypeDef RW;
    GPIO_TypeDef EN;
    
    // 数据线（支持4/8位模式）
    GPIO_TypeDef DATA[8];
    
    // 时序参数（单位：微秒）
    struct {
        uint16_t en_pulse;       // EN脉冲宽度
        uint16_t cmd_delay;      // 命令延迟
        uint16_t init_delay;     // 初始化延迟
    } timing;
    
    // 延时函数
    delay_func delay_ms;
    delay_func delay_us;
    
    // 工作模式
    uint8_t data_bits;          // 4 or 8
    uint8_t display_lines;      // 1 or 2
} LCD_ConfigTypeDef;

/*******************************
 *         应用层(APL)
 ******************************/
// 不透明句柄结构体
typedef struct {
    LCD_ConfigTypeDef config;
    uint8_t display_control;
    uint8_t entry_mode;
} LCD_HandleTypeDef;

// LCD命令定义
typedef enum {
    LCD_CMD_CLEAR        = 0x01,
    LCD_CMD_HOME         = 0x02,
    LCD_CMD_ENTRY_MODE   = 0x04,
    LCD_CMD_DISPLAY_CTRL = 0x08,
    LCD_CMD_SHIFT        = 0x10,
    LCD_CMD_FUNCTION_SET = 0x20,
    LCD_CMD_CGRAM_ADDR   = 0x40,
    LCD_CMD_DDRAM_ADDR   = 0x80
} LCD_CommandTypeDef;

/*******************************
 *         模拟硬件层
 ******************************/
typedef struct {
    void (*set_output)(void);
    void (*set_high)(void);
    void (*set_low)(void);
    uint8_t state;  // 引脚状态
} LCD_GPIO_TypeDef;

// 虚拟GPIO状态跟踪
typedef struct {
    LCD_GPIO_TypeDef RS;
    LCD_GPIO_TypeDef RW;
    LCD_GPIO_TypeDef EN;
    LCD_GPIO_TypeDef DATA[8];
} VirtualGPIO;

static VirtualGPIO vgpio;

// 延时函数实现
void sim_delay_ms(uint32_t ms) { usleep(ms * 1000); }
void sim_delay_us(uint32_t us) { usleep(us); }

/*******************************
 *         LCD模拟显示
 ******************************/
#define LCD_ROWS 2
#define LCD_COLS 16

typedef struct {
    char screen[LCD_ROWS][LCD_COLS+1];
    uint8_t cursor_row;
    uint8_t cursor_col;
    uint8_t display_control;
} VirtualLCD;

static VirtualLCD vlcd;

void lcd_display_update() {
    printf("\n=== LCD模拟显示 ===\n");
    for(int i=0; i<LCD_ROWS; i++) {
        printf("[%-16s]\n", vlcd.screen[i]);
    }
    printf("==================\n");
}

/*******************************
 *        GPIO模拟实现
 ******************************/
void gpio_set_high(LCD_GPIO_TypeDef* gpio) {
    gpio->state = 1;
}

void gpio_set_low(LCD_GPIO_TypeDef* gpio) {
    gpio->state = 0;
}

void gpio_set_output(void) {
    // 在模拟环境中无需实际操作
}

/*******************************
 *        LCD驱动适配
 ******************************/
// 初始化虚拟硬件
void virtual_hw_init() {
    memset(&vgpio, 0, sizeof(VirtualGPIO));
    
    // 配置GPIO操作函数
    vgpio.RS.set_high = (void(*)(void))gpio_set_high;
    vgpio.RS.set_low = (void(*)(void))gpio_set_low;
    vgpio.RS.set_output = gpio_set_output;
    // 其他引脚类似配置...
}

// 获取当前数据线值
uint8_t get_data_bus() {
    uint8_t data = 0;
    for(int i=0; i<8; i++) {
        if(vgpio.DATA[i].state) data |= (1 << i);
    }
    return data;
}

// 处理LCD命令
void process_command(uint8_t cmd) {
    if(cmd == 0x01) { // 清屏
        memset(vlcd.screen, ' ', sizeof(vlcd.screen));
        vlcd.cursor_row = 0;
        vlcd.cursor_col = 0;
    }
    else if((cmd & 0xF0) == 0x80) { // 设置DDRAM地址
        uint8_t addr = cmd & 0x7F;
        vlcd.cursor_row = addr >= 0x40 ? 1 : 0;
        vlcd.cursor_col = addr % 0x40;
    }
    // 其他命令处理...
}

// 处理数据写入
void process_data(uint8_t data) {
    if(vlcd.cursor_row < LCD_ROWS && vlcd.cursor_col < LCD_COLS) {
        vlcd.screen[vlcd.cursor_row][vlcd.cursor_col] = data;
        if(++vlcd.cursor_col >= LCD_COLS) {
            vlcd.cursor_col = 0;
            if(++vlcd.cursor_row >= LCD_ROWS) {
                vlcd.cursor_row = 0;
            }
        }
    }
}

// 模拟EN脉冲
void simulate_en_pulse() {
    static uint8_t last_en_state = 0;
    
    if(vgpio.EN.state && !last_en_state) { // 上升沿
        if(vgpio.RW.state == 0) { // 写操作
            uint8_t data = get_data_bus();
            
            if(vgpio.RS.state == 0) { // 命令
                process_command(data);
            } else {                  // 数据
                process_data(data);
            }
        }
        lcd_display_update();
    }
    last_en_state = vgpio.EN.state;
}

/*******************************
 *        测试用例
 ******************************/
void test_case_1() {
    printf("\n测试用例1：基础显示测试\n");
    LCD_HandleTypeDef* lcd;
    LCD_ConfigTypeDef config = {
        .RS = vgpio.RS,
        .RW = vgpio.RW,
        .EN = vgpio.EN,
        .DATA = {vgpio.DATA[0], vgpio.DATA[1], /*...*/},
        .delay_ms = sim_delay_ms,
        .delay_us = sim_delay_us,
        .data_bits = 8,
        .display_lines = 2
    };
    
    LCD_Create(&lcd, &config);
    LCD_Init(lcd);
    
    LCD_Printf(lcd, 0, 0, "Hello World!");
    LCD_Printf(lcd, 1, 4, "Test OK!");
}

int main() {
    virtual_hw_init();
    test_case_1();
    return 0;
}